JP7361648B2 - magnetic sensor device - Google Patents

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Description

本発明は磁気センサ装置に関するものである。 The present invention relates to a magnetic sensor device.

ホール素子を用いた磁気センサ装置は、磁場感度を所望の値に調整する機構が必要であり、自己補正する手段が提案されている。通常のスピニング動作の2つのフェーズのそれぞれの期間を半分に分けて、基準磁場信号を検出する時間に割り当てて、その変動に応じて被測定磁場応答信号の磁場感度変動を補正する駆動方法が知られている(特許文献1参照)。また、無磁場時のオフセット電圧を除去する駆動方法として、スピニングカレント法が知られている(特許文献2参照)。 A magnetic sensor device using a Hall element requires a mechanism to adjust the magnetic field sensitivity to a desired value, and self-correction means have been proposed. A driving method is known in which the period of each of the two phases of the normal spinning operation is divided in half and allocated to the time for detecting the reference magnetic field signal, and the magnetic field sensitivity fluctuation of the measured magnetic field response signal is corrected according to the fluctuation. (See Patent Document 1). Furthermore, a spinning current method is known as a driving method for removing offset voltage in the absence of a magnetic field (see Patent Document 2).

特表第2014-517919号公報Special Publication No. 2014-517919 特開第2008-309626号公報Japanese Patent Application Publication No. 2008-309626

特許文献1は、時分割処理のため、被測定磁場応答信号処理時間の半分を基準磁場信号検出時間に割り当てているので、全時間を被測定磁場応答信号処理時間とする場合よりも磁場検出のSNが劣化する。また、特許文献1は、複数のホール素子を必要としており、ホール素子同士のミスマッチによって、残留磁場が影響するよりも大きなオフセットとなる可能性がある。 Patent Document 1 allocates half of the measurement target magnetic field response signal processing time to the reference magnetic field signal detection time due to time division processing, so the magnetic field detection time is less than when the entire time is used as the measurement target magnetic field response signal processing time. SN deteriorates. Further, Patent Document 1 requires a plurality of Hall elements, and mismatch between the Hall elements may result in a larger offset than that caused by the residual magnetic field.

本発明の磁気センサ装置は、磁気センサ回路と、チョッパ変復調回路と、帰還回路と、電流入力端子と、電圧入力端子と、出力端子とを備え、前記磁気センサ回路は、1個もしくは並列に接続された1組のホール素子と、磁場発生回路とを有し、前記チョッパ変復調回路は、出力が増幅器に接続された第1のミキサーと、出力が第2のミキサーに接続された増幅器と、第2のミキサーとを有し、前記帰還回路は、第3のミキサーと電圧電流変換回路とを有し、前記電流入力端子と前記帰還回路が前記磁気センサ回路に接続され、前記磁気センサ回路が前記チョッパ変復調回路に接続され、前記チョッパ変復調回路が前記出力端子と前記帰還回路に接続され、前記電圧入力端子が前記帰還回路に接続されることを特徴とする。
また本発明の磁気センサ装置は、 磁気センサ回路と、チョッパ変復調回路と、帰還回路と、電流入力端子と、電圧入力端子と、出力端子とを備え、前記磁気センサ回路は、1個もしくは並列に接続された1組のホール素子と、電流供給回路とを有し、前記チョッパ変復調回路は、出力が増幅器に接続された第1のミキサーと、出力が第2のミキサーに接続された増幅器と、第2のミキサーとを有し、前記帰還回路は、第3のミキサーと電圧電流変換回路とを有し、前記電流入力端子と前記帰還回路が前記磁気センサ回路に接続され、前記磁気センサ回路が前記チョッパ変復調回路に接続され、前記チョッパ変復調回路が前記出力端子と前記帰還回路に接続され、前記電圧入力端子が前記帰還回路に接続されることを特徴とする。
The magnetic sensor device of the present invention includes a magnetic sensor circuit, a chopper modulation/demodulation circuit, a feedback circuit, a current input terminal, a voltage input terminal, and an output terminal, and the magnetic sensor circuits are connected singly or in parallel. The chopper modulation/demodulation circuit includes a first mixer whose output is connected to an amplifier, an amplifier whose output is connected to a second mixer, and a magnetic field generation circuit. The feedback circuit has a third mixer and a voltage-current conversion circuit, the current input terminal and the feedback circuit are connected to the magnetic sensor circuit, and the magnetic sensor circuit has a third mixer and a voltage-current conversion circuit. The voltage input terminal is connected to a chopper modulation/demodulation circuit, the chopper modulation/demodulation circuit is connected to the output terminal and the feedback circuit, and the voltage input terminal is connected to the feedback circuit.
Further, the magnetic sensor device of the present invention includes a magnetic sensor circuit, a chopper modulation/demodulation circuit, a feedback circuit, a current input terminal, a voltage input terminal, and an output terminal, and the magnetic sensor circuit is provided singly or in parallel. The chopper modulation/demodulation circuit includes a pair of connected Hall elements and a current supply circuit, and the chopper modulation/demodulation circuit includes a first mixer whose output is connected to an amplifier, an amplifier whose output is connected to a second mixer, the feedback circuit has a third mixer and a voltage-current conversion circuit, the current input terminal and the feedback circuit are connected to the magnetic sensor circuit, and the feedback circuit has a third mixer and a voltage-current conversion circuit; The voltage input terminal is connected to the chopper modulation/demodulation circuit, the chopper modulation/demodulation circuit is connected to the output terminal and the feedback circuit, and the voltage input terminal is connected to the feedback circuit.

本発明の目的は、1個もしくは並列に接続された1組のホール素子で、常時、磁場測定感度を調整しながら出力できる磁気センサ装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a magnetic sensor device that can constantly adjust magnetic field measurement sensitivity and output using one Hall element or a set of Hall elements connected in parallel.

第一の実施形態に係る磁気センサ装置の一例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an example of a magnetic sensor device according to a first embodiment. 第一の実施形態に係る磁気センサ回路の一例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a magnetic sensor circuit according to the first embodiment. 第一の実施形態に係るホール素子のスピニングカレント状態を説明する図である。It is a figure explaining the spinning current state of the Hall element concerning a first embodiment. 第一の実施形態に係るチョッパ変復調回路と帰還回路の一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of a chopper modulation/demodulation circuit and a feedback circuit according to the first embodiment. 第一の実施形態に係るミキサー回路の一例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a mixer circuit according to the first embodiment. 第一の実施形態に係る各クロック信号の一例を示すタイミングチャートである。5 is a timing chart showing an example of each clock signal according to the first embodiment. 第一の実施形態に係る各クロック信号の一例を示す表である。It is a table showing an example of each clock signal according to the first embodiment. 第一の実施形態に係るローパスフイルタ(以下LPFと記す)の一例を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a low-pass filter (hereinafter referred to as LPF) according to the first embodiment. 第一の実施形態に係るLPFの別の一例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing another example of the LPF according to the first embodiment. 第一の実施形態に係るLPFの別の一例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing another example of the LPF according to the first embodiment. 第一の実施形態に係るLPFの別の一例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing another example of the LPF according to the first embodiment. 第一の実施形態に係るLPFの別の一例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing another example of the LPF according to the first embodiment. 第一の実施形態に係るgm増幅器の一例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a gm amplifier according to the first embodiment. 第一の実施形態に係るクロック発生器の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a clock generator according to the first embodiment. 第一の実施形態に係るI側のチョッパ変復調の動作を説明するブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating the operation of chopper modulation and demodulation on the I side according to the first embodiment. 第一の実施形態に係るQ側のチョッパ変復調の動作を説明するブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating the operation of chopper modulation and demodulation on the Q side according to the first embodiment. 第一の実施形態に係るI側の周波数領域での振る舞いを示した図である。FIG. 3 is a diagram showing behavior in the frequency domain on the I side according to the first embodiment. 第一の実施形態に係るQ側の周波数領域での振る舞いを示した図である。FIG. 3 is a diagram showing behavior in the frequency domain on the Q side according to the first embodiment. 第一の実施形態に係る制御ループのボード線図である。FIG. 3 is a Bode diagram of a control loop according to the first embodiment. 第一の実施形態に係る帰還回路のデジタル回路構成の一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of a digital circuit configuration of the feedback circuit according to the first embodiment. 第二の実施形態に係る磁気センサ装置の一例を示すブロック図の一例である。It is an example of a block diagram showing an example of a magnetic sensor device according to a second embodiment. 第二の実施形態に係る磁気センサ回路の一例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a magnetic sensor circuit according to a second embodiment. 第二の実施形態に係るホール素子のスピニングカレント状態を説明する図である。It is a figure explaining the spinning current state of the Hall element concerning a second embodiment.

以下、本発明の磁気センサ装置について図面を参照して説明する。
(第一の実施形態)
Hereinafter, the magnetic sensor device of the present invention will be explained with reference to the drawings.
(First embodiment)

図1に基づいて、本発明の第1の実施形態の磁気センサ装置1について説明する。第1の実施形態の磁気センサ装置1は、磁気センサ回路2と、チョッパ変復調回路3と、帰還回路4と、電流Ibias入力端子と、基準電圧Vref入力端子と、5個のクロック入力端子と、電圧Vout出力端子とを備える。磁気センサ装置1は、定電流源からの電流Ibiasと、定電圧源からの基準電圧Vrefと、5個のクロック信号とを入力することで、ホール素子21で測定した被測定磁場に対応する信号を、電圧Vout出力端子から出力する。 Based on FIG. 1, a magnetic sensor device 1 according to a first embodiment of the present invention will be described. The magnetic sensor device 1 of the first embodiment includes a magnetic sensor circuit 2, a chopper modulation/demodulation circuit 3, a feedback circuit 4, a current Ibias input terminal, a reference voltage Vref input terminal, and five clock input terminals. and a voltage Vout output terminal. The magnetic sensor device 1 receives a current Ibias from a constant current source, a reference voltage Vref from a constant voltage source, and five clock signals to generate a signal corresponding to the magnetic field to be measured measured by the Hall element 21. is output from the voltage Vout output terminal.

磁気センサ装置1の内部回路について説明する。磁気センサ回路2は、ホール素子21に印加される磁場を測定し、測定した信号をチョッパ変復調回路3に出力する。チョッパ変復調回路3は、入力された信号をチョッパ変調し、増幅し、チョッパ復調し、測定した磁場に対応する信号を電圧Vout出力端子へ出力する。同時に、チョッパ変復調回路3は、増幅した信号を分岐させて帰還回路4に出力する。帰還回路4は、入力された信号と基準電圧Vrefから、ホール素子21の感度を調整する電流Igmを生成する。電流Igmは、電流Ibiasと加算されて磁気センサ回路2へ供給される。 The internal circuit of the magnetic sensor device 1 will be explained. The magnetic sensor circuit 2 measures the magnetic field applied to the Hall element 21 and outputs the measured signal to the chopper modulation/demodulation circuit 3. The chopper modulation/demodulation circuit 3 chopper-modulates, amplifies, and demodulates the input signal, and outputs a signal corresponding to the measured magnetic field to the voltage Vout output terminal. At the same time, the chopper modulation/demodulation circuit 3 branches the amplified signal and outputs it to the feedback circuit 4. The feedback circuit 4 generates a current Igm for adjusting the sensitivity of the Hall element 21 from the input signal and reference voltage Vref. The current Igm is added to the current Ibias and supplied to the magnetic sensor circuit 2.

図2に基づいて、ホール素子21で磁場を測定する磁気センサ回路2について説明する。磁気センサ回路2は、スピニングカレント動作を行うホール素子21と、スイッチ回路22と、ホール素子21に基準磁場を印加する基準磁場発生回路23を備える。ホール素子21は、スイッチ回路22で接続を切替えスピニングカレント法による動作で、磁気印加の無い時の出力信号のオフセット電圧を除去する。スイッチ回路22は、電流入力端子と、GND接続端子と、4個のホール素子接続端子と、クロック入力端子と、2個の出力端子を有する。 The magnetic sensor circuit 2 that measures a magnetic field using the Hall element 21 will be described based on FIG. 2. The magnetic sensor circuit 2 includes a Hall element 21 that performs spinning current operation, a switch circuit 22, and a reference magnetic field generation circuit 23 that applies a reference magnetic field to the Hall element 21. The Hall element 21 is operated by the spinning current method by changing the connection with the switch circuit 22, and removes the offset voltage of the output signal when no magnetic field is applied. The switch circuit 22 has a current input terminal, a GND connection terminal, four Hall element connection terminals, a clock input terminal, and two output terminals.

ホール素子21のスピニングカレント動作の概要を、図3に示す。ホール素子21は、端子a~dの4端子を有し、スイッチ回路22と接続されている。ホール素子21は、スピニングカレント状態0の時に、電流Iが端子aへ供給され端子cから排出される。、ホール素子21は、端子bと端子dの間に、ホール素子21に垂直な磁場に比例し且つ電流Iに比例した電位を生成し、端子bから電圧Vbと、端子dから電圧Vdとして出力する。ホール素子21は、スピニングカレント状態1の時に、電流Iがホール素子21の端子bへ供給され端子dから排出される。ホール素子21は、ホール素子21に垂直な磁場に比例しかつ電流Iに比例した電位を生成し、端子aから電圧Vaと、端子cから電圧Vcとして出力する。スピニングカレント状態0とスピニングカレント状態1の切換えは、クロックCPspをスイッチ回路22に供給して行う。スイッチ回路22は、第1の出力端子からVd乃至Va(以下Vd/Vaと記す)を、第2の出力端子からVb乃至Vc(以下Vb/Vcと記す)を出力する。なお、ホール素子21は、1個のホール素子の例で説明したが、電気的に1個のホール素子と等価である、全ての端子を並列に接続した複数のホール素子でも良い。複数のホール素子の並列接続は、小型のホール素子では駆動能力が不足であり、ホール素子を設置するスペースの形状に制約がある場合に有効な方法である。 An overview of the spinning current operation of the Hall element 21 is shown in FIG. The Hall element 21 has four terminals a to d, and is connected to the switch circuit 22. In the Hall element 21, when the spinning current state is 0, a current I is supplied to the terminal a and discharged from the terminal c. , the Hall element 21 generates a potential between the terminal b and the terminal d that is proportional to the magnetic field perpendicular to the Hall element 21 and proportional to the current I, and outputs it as a voltage Vb from the terminal b and a voltage Vd from the terminal d. do. When the Hall element 21 is in the spinning current state 1, a current I is supplied to the terminal b of the Hall element 21 and discharged from the terminal d. The Hall element 21 generates a potential proportional to the magnetic field perpendicular to the Hall element 21 and proportional to the current I, and outputs it as a voltage Va from a terminal a and a voltage Vc from a terminal c. Switching between the spinning current state 0 and the spinning current state 1 is performed by supplying the clock CPsp to the switch circuit 22. The switch circuit 22 outputs Vd to Va (hereinafter referred to as Vd/Va) from a first output terminal, and outputs Vb to Vc (hereinafter referred to as Vb/Vc) from a second output terminal. Although the Hall element 21 has been described using an example of one Hall element, it may be a plurality of Hall elements whose terminals are all connected in parallel, which is electrically equivalent to one Hall element. Parallel connection of a plurality of Hall elements is an effective method when a small Hall element lacks driving capability and there are restrictions on the shape of the space in which the Hall elements are installed.

図2に基づいて、基準磁場発生回路23について更に説明する。基準磁場発生回路23は、コイル24と、定電流源25と、インバータ26,27と、スイッチ回路28とを有する。定電流源25は、スイッチ回路28に接続される。スイッチ回路28は、スイッチ28-1~28-4の4つのスイッチを有し、インバータ26、27を介して供給されるクロックCPpltによって制御される。スイッチ回路28は、クロックCPpltによって、定電流源25から供給される電流が、コイル24に供給される時の電流の向きを切り替える。例えば、クロックCPpltがハイレベルHの時、スイッチ28-1とスイッチ28-2がオンとなり、定電流源25の第1の端子がコイル24の第1の端子に接続され、定電流源25の第2の端子がコイル24の第2の端子に接続される。クロックCPpltがローレベルLの時、スイッチ28-3とスイッチ28-4がオンとなり、定電流源25の第1の端子がコイル24の第2の端子に接続され、定電流源25の第2の端子がコイル24の第1の端子に接続される。 The reference magnetic field generation circuit 23 will be further explained based on FIG. 2. The reference magnetic field generation circuit 23 includes a coil 24 , a constant current source 25 , inverters 26 and 27 , and a switch circuit 28 . Constant current source 25 is connected to switch circuit 28 . The switch circuit 28 has four switches 28-1 to 28-4, and is controlled by a clock CPplt supplied via inverters 26 and 27. The switch circuit 28 switches the direction of the current supplied from the constant current source 25 to the coil 24 in accordance with the clock CPplt. For example, when the clock CPplt is at high level H, the switches 28-1 and 28-2 are turned on, the first terminal of the constant current source 25 is connected to the first terminal of the coil 24, and the constant current source 25 is connected to the first terminal of the coil 24. A second terminal is connected to a second terminal of coil 24. When the clock CPplt is at low level L, the switches 28-3 and 28-4 are turned on, the first terminal of the constant current source 25 is connected to the second terminal of the coil 24, and the second terminal of the constant current source 25 is connected to the second terminal of the coil 24. is connected to a first terminal of the coil 24.

基準磁場発生回路23は、定電流源25で作られる電流をコイル24に供給し、基準となる磁場を生成し、ホール素子21にコイル24で生成した磁場を印加する。コイル24は、生成する磁場がホール素子21の磁場感度が最も高い方向に効率よく印加出来るように配置される。コイル24は、効率よく磁場が生成出来るのであればどのようなコイル形状でもよい。例えばコイル24に大電流の供給が可能なら、コイル24は1本の導線でもよい。 The reference magnetic field generation circuit 23 supplies the current generated by the constant current source 25 to the coil 24 to generate a reference magnetic field, and applies the magnetic field generated by the coil 24 to the Hall element 21. The coil 24 is arranged so that the generated magnetic field can be efficiently applied in the direction where the magnetic field sensitivity of the Hall element 21 is highest. The coil 24 may have any coil shape as long as it can efficiently generate a magnetic field. For example, if a large current can be supplied to the coil 24, the coil 24 may be a single conducting wire.

基準磁場発生回路23で生成する基準磁場は、クロックCPpltをインバータ26、27を介してスイッチ回路28に供給して作られ、大きさが一定で磁場方向が交互に変わる交流磁場である。 The reference magnetic field generated by the reference magnetic field generation circuit 23 is generated by supplying the clock CPplt to the switch circuit 28 via the inverters 26 and 27, and is an alternating current magnetic field whose magnitude is constant and the magnetic field direction alternately changes.

基準磁場発生回路23は、次に説明するタイミングで基準磁場を生成し、ホール素子21に印加する。 The reference magnetic field generation circuit 23 generates a reference magnetic field at the timing described below and applies it to the Hall element 21.

基準磁場発生回路23は、スピニングカレント状態0の時に、クロックCPpltによってコイル24に供給する電流の方向を切替え、ホール素子21に印加される基準磁場の向きを、デューティー比50%で切替える。基準磁場発生回路23は、スピニングカレント状態1の時も同様に、クロックCPpltによってコイル24に供給する電流の方向を切替え、ホール素子21に印加される基準磁場の向きを、デューティー比50%で切替える。 When the spinning current state is 0, the reference magnetic field generation circuit 23 switches the direction of the current supplied to the coil 24 using the clock CPplt, and switches the direction of the reference magnetic field applied to the Hall element 21 at a duty ratio of 50%. Similarly, in the spinning current state 1, the reference magnetic field generation circuit 23 switches the direction of the current supplied to the coil 24 using the clock CPplt, and switches the direction of the reference magnetic field applied to the Hall element 21 at a duty ratio of 50%. .

磁気センサ回路2は、ホール素子21が出力する信号Vd/VaとVb/Vcを出力する。基準磁場発生回路23から印加される磁場に対応して、磁気センサ回路2が出力する信号は、今後パイロット信号と呼ぶ。 The magnetic sensor circuit 2 outputs signals Vd/Va and Vb/Vc output by the Hall element 21. The signal output by the magnetic sensor circuit 2 in response to the magnetic field applied from the reference magnetic field generation circuit 23 will be referred to as a pilot signal from now on.

磁気センサ回路2は、ホール素子21を貫く被測定磁場に対応する信号と、パイロット信号が重畳した信号を出力する。磁気センサ回路2が出力する信号Vd/VaとVb/Vcは、チョッパ変復調回路3へ出力される。 The magnetic sensor circuit 2 outputs a signal in which a signal corresponding to the magnetic field to be measured passing through the Hall element 21 and a pilot signal are superimposed. Signals Vd/Va and Vb/Vc output by the magnetic sensor circuit 2 are output to the chopper modulation/demodulation circuit 3.

図4に基づいてチョッパ変復調回路3を説明する。チョッパ変復調回路3は、ミキサー10、12と、増幅器11と、LPF回路13とを有する。ミキサー10、12は、パッシブ型アナログ乗算器である。 The chopper modulation/demodulation circuit 3 will be explained based on FIG. The chopper modulation/demodulation circuit 3 includes mixers 10 and 12, an amplifier 11, and an LPF circuit 13. Mixers 10, 12 are passive analog multipliers.

磁気センサ回路2の出力する信号Vd/VaとVb/Vcは、チョッパ変復調回路3のミキサー10に入力される。ミキサー10の出力は、増幅器11へ入力される。増幅器11は、入力側にFET等を用いた高入力インピーダンスの増幅器を用いる。増幅器11の出力は、ミキサー12へ入力される。ミキサー12の出力は、LPF回路13に入力される。LPF回路13の出力は、電圧Vout出力端子から出力される。ミキサー12からLPF13回路への信号の流れを同相成分側(In-Phose側)と呼び、以降I側と表記する。 Signals Vd/Va and Vb/Vc output from the magnetic sensor circuit 2 are input to the mixer 10 of the chopper modulation/demodulation circuit 3. The output of mixer 10 is input to amplifier 11. The amplifier 11 uses a high input impedance amplifier using an FET or the like on the input side. The output of amplifier 11 is input to mixer 12 . The output of mixer 12 is input to LPF circuit 13. The output of the LPF circuit 13 is output from the voltage Vout output terminal. The flow of the signal from the mixer 12 to the LPF 13 circuit is called the in-phase component side (In-Phase side), hereinafter referred to as the I side.

図5に基づいてミキサー10を説明する。ミキサー10は、インバータ31、32と、スイッチ回路33と、LO端子と、入力端子と、出力端子とを有する。LO端子には、クロックCPch0信号が入力される。 The mixer 10 will be explained based on FIG. 5. Mixer 10 includes inverters 31 and 32, a switch circuit 33, an LO terminal, an input terminal, and an output terminal. A clock CPch0 signal is input to the LO terminal.

ミキサー10に入力される入力信号Vd/VaとVb/Vcは、差動信号であり正側信号をMIXinP、負側信号をMIXinNで示し、出力信号も差動信号であり正側信号をMIXoutP、負側信号をMIXoutNで示す。ミキサー12は、ミキサー10と同一の構成であり、LO端子にはクロックCPch1信号が入力される。ミキサー12の出力は、LPF13に入力され、低周波成分だけ磁気センサ装置1の電圧Vout出力端子から出力される。電圧Vout出力端子から出力される電圧Voutは、ホール素子21に印加された被測定磁場に対応する出力信号である。 The input signals Vd/Va and Vb/Vc input to the mixer 10 are differential signals, and the positive side signal is denoted by MIXinP, the negative side signal is denoted by MIXinN, and the output signal is also a differential signal, and the positive side signal is denoted by MIXoutP, The negative side signal is indicated by MIXoutN. The mixer 12 has the same configuration as the mixer 10, and the clock CPch1 signal is input to the LO terminal. The output of the mixer 12 is input to the LPF 13, and only the low frequency component is output from the voltage Vout output terminal of the magnetic sensor device 1. The voltage Vout output from the voltage Vout output terminal is an output signal corresponding to the measured magnetic field applied to the Hall element 21.

チョッパ変復調回路3の動作について説明する。磁気センサ回路2から出力された信号Vd/VaとVb/Vcは、チョッパ変復調回路3のミキサー10に入力される。磁気センサ回路2から出力されたミキサー10への入力信号は、差動信号である。ミキサー10は、差動入力信号とクロックCPch0信号とをスイッチ回路33で乗算し、差動出力信号として出力する。ミキサー10から出力された差動出力信号は、増幅器11に入力される。増幅器11は、入力された差動入力信号をA倍に増幅し、増幅された差動出力信号が、ミキサー12に入力される。 The operation of the chopper modulation/demodulation circuit 3 will be explained. Signals Vd/Va and Vb/Vc output from the magnetic sensor circuit 2 are input to the mixer 10 of the chopper modulation/demodulation circuit 3. The input signal to the mixer 10 output from the magnetic sensor circuit 2 is a differential signal. The mixer 10 multiplies the differential input signal and the clock CPch0 signal by the switch circuit 33, and outputs the result as a differential output signal. The differential output signal output from the mixer 10 is input to the amplifier 11. The amplifier 11 amplifies the input differential input signal by a factor of A, and the amplified differential output signal is input to the mixer 12 .

I側のミキサー12は、増幅器11から出力された差動信号とクロックCPch1信号を乗算し、差動信号を出力する。ミキサー12が出力する差動信号は、LPF回路13に入力され、LPF回路13から電圧Voutが電圧Vout出力端子へ出力される。クロックCPch1信号は、ミキサー10に入力されるクロックCPch0信号と同一周波数同一位相である。ミキサー14は、増幅器11から出力された差動信号とクロックCPch2信号を乗算し、差動信号を出力する。 The mixer 12 on the I side multiplies the differential signal output from the amplifier 11 and the clock CPch1 signal, and outputs a differential signal. The differential signal output from the mixer 12 is input to the LPF circuit 13, and the voltage Vout is output from the LPF circuit 13 to the voltage Vout output terminal. The clock CPch1 signal has the same frequency and the same phase as the clock CPch0 signal input to the mixer 10. The mixer 14 multiplies the differential signal output from the amplifier 11 and the clock CPch2 signal, and outputs a differential signal.

I側のLPF回路13は、被測定磁場の応答周波数帯域を通過帯とし、チョッパ変復調における現実のデバイスの遅延などの非理想動作によって生じるチョッピング周波数のスイッチングノイズや原理的に生じる磁場信号の2次サイドバンド波を除去し、測定した磁場に対応する信号を電圧Vout出力端子へ出力する。 The LPF circuit 13 on the I side uses the response frequency band of the magnetic field to be measured as a passband, and eliminates switching noise of the chopping frequency caused by non-ideal operations such as delays in actual devices in chopper modulation and demodulation, and secondary noise of the magnetic field signal that arises in principle. Sideband waves are removed and a signal corresponding to the measured magnetic field is output to the voltage Vout output terminal.

図8は、LPF回路13の回路例である。図8のLPF回路13-1は、平衡信号である差動信号を不平衡信号に変換する平衡不平衡変換回路17と、3次アクティブ型LPF13-2を有する。平衡不平衡変換回路17と、3次アクティブ型LPF13-2は、一般的な回路構成であるので、説明は省略する。図9は、別の3次アクティブ型LPF回路13の例である。図9のLPF回路例は、差動信号が入力され、差動信号を出力する3次アクティブ型LPF13-3を有する。出力信号として、差動信号出力を選択する時には、こちらのLPF回路を選択する。3次アクティブ型LPF13-3は、一般的な回路構成であるので説明は省略する。 FIG. 8 is a circuit example of the LPF circuit 13. The LPF circuit 13-1 in FIG. 8 includes a balanced/unbalanced conversion circuit 17 that converts a differential signal, which is a balanced signal, into an unbalanced signal, and a tertiary active LPF 13-2. Since the balanced/unbalanced conversion circuit 17 and the tertiary active LPF 13-2 have common circuit configurations, their explanations will be omitted. FIG. 9 is an example of another tertiary active type LPF circuit 13. The example LPF circuit in FIG. 9 includes a tertiary active LPF 13-3 that receives differential signals and outputs differential signals. When selecting differential signal output as the output signal, select this LPF circuit. The tertiary active type LPF 13-3 has a general circuit configuration, so a description thereof will be omitted.

図4に基づいて帰還回路4を説明する。帰還回路4は、ミキサー14と、LPF回路15と、gm増幅器16とを有する。ミキサー14は、ミキサー10と同じ回路構成のパッシブ型アナログ乗算器である。gm増幅器16は、入力端子の電位差に比例した電流を出力するトランスコンダクタンス増幅器である。 The feedback circuit 4 will be explained based on FIG. Feedback circuit 4 includes a mixer 14, an LPF circuit 15, and a gm amplifier 16. Mixer 14 is a passive analog multiplier having the same circuit configuration as mixer 10. The gm amplifier 16 is a transconductance amplifier that outputs a current proportional to the potential difference between input terminals.

ミキサー14は、増幅器11の出力とクロックCPch2が入力される。ミキサー14の出力は、LPF回路15に入力される。LPF回路15の出力は、電圧Vpltとしてgm増幅器16に入力される。gm増幅器16は、入力された電圧を、電流に変換して出力する。ミキサー14からLPF回路15への信号の流れを直交位相成分側(Quadrature側)と呼び、以降Q側と表現する。 The output of the amplifier 11 and the clock CPch2 are input to the mixer 14. The output of mixer 14 is input to LPF circuit 15. The output of the LPF circuit 15 is input to the gm amplifier 16 as a voltage Vplt. The gm amplifier 16 converts the input voltage into a current and outputs the current. The signal flow from the mixer 14 to the LPF circuit 15 is called the quadrature phase component side (Quadrature side), and hereinafter expressed as the Q side.

Q側のミキサー14は、増幅器11から出力された差動信号とクロックCPch2信号を乗算し、差動信号をLPF回路15へ出力する。LPF回路15は、非常に低いカットオフ周波数(例えば10Hz)に設定され、ミキサー14が出力するパイロット信号から直流成分(電圧Vpltと記す)を分離してgm増幅器16へ出力する。 The Q-side mixer 14 multiplies the differential signal output from the amplifier 11 and the clock CPch2 signal, and outputs the differential signal to the LPF circuit 15. The LPF circuit 15 is set to a very low cutoff frequency (for example, 10 Hz), separates a DC component (denoted as voltage Vplt) from the pilot signal output from the mixer 14, and outputs it to the gm amplifier 16.

Q側のLPF回路15から出力される電圧Vpltは、基準磁場発生回路23からホール素子21に印加される磁場に対応する。gm増幅器16は、電圧Vpltと、外部から入力される基準電圧Vrefを比較し、比較結果を電流Igmに変換して出力する。gm増幅器16は、基準磁場に対応する電圧Vpltと、制御目標とする基準電圧Vrefとの誤差電圧を誤差電流Igmに変換して出力する。 The voltage Vplt output from the Q-side LPF circuit 15 corresponds to the magnetic field applied to the Hall element 21 from the reference magnetic field generation circuit 23. The gm amplifier 16 compares the voltage Vplt with a reference voltage Vref input from the outside, converts the comparison result into a current Igm, and outputs the current Igm. The gm amplifier 16 converts the error voltage between the voltage Vplt corresponding to the reference magnetic field and the reference voltage Vref, which is a control target, into an error current Igm and outputs the error current Igm.

帰還回路4の動作をまとめると、帰還回路4は、増幅器11の出力からミキサー14でパイロット信号を復調し、gm増幅器16でパイロット信号の直流成分を外部の基準電圧と比較して比較結果を電流に変換して出力する。 To summarize the operation of the feedback circuit 4, the feedback circuit 4 demodulates the pilot signal from the output of the amplifier 11 using the mixer 14, compares the DC component of the pilot signal with an external reference voltage using the gm amplifier 16, and converts the comparison result into a current. Convert and output.

図10は、LPF回路15の回路例である。図10のLPF回路15-1は、平衡パッシブ型LPF15-2と、平衡不平衡変換回路17を有する。図11は、LPF回路15の別の回路例である。図11のLPF回路15-3は、平衡不平衡変換回路17と、不平衡パッシブ型LPF15-4を有する。図12は、不平衡パッシブ型LPF15-4と代替できる不平衡gmCフイルタ型LPF15-5の回路例である。これら平衡パッシブ型LPF15-2と、不平衡パッシブ型LPF15-4と、不平衡gmCフイルタ型LPF15-5は、一般的な回路構成であるので説明は省略する。 FIG. 10 is a circuit example of the LPF circuit 15. The LPF circuit 15-1 in FIG. 10 includes a balanced passive LPF 15-2 and a balanced-unbalanced conversion circuit 17. FIG. 11 shows another circuit example of the LPF circuit 15. The LPF circuit 15-3 in FIG. 11 includes a balanced/unbalanced conversion circuit 17 and an unbalanced passive LPF 15-4. FIG. 12 is a circuit example of an unbalanced gmC filter type LPF 15-5 that can be substituted for the unbalanced passive type LPF 15-4. The balanced passive type LPF 15-2, the unbalanced passive type LPF 15-4, and the unbalanced gmC filter type LPF 15-5 have common circuit configurations, so a description thereof will be omitted.

図13は、gm増幅器16の回路例である。gm増幅器16は、In+端子に外部の基準電圧Vrefを入力し、In-端子にLPF回路15が出力する電圧Vpltを入力し、In+端子とIn-端子の差電圧に比例した電流Igmを出力する。gm増幅器16は、一般的な回路構成であるので説明は省略する。 FIG. 13 is a circuit example of the gm amplifier 16. The gm amplifier 16 inputs an external reference voltage Vref to its In+ terminal, inputs the voltage Vplt output by the LPF circuit 15 to its In- terminal, and outputs a current Igm proportional to the voltage difference between the In+ and In- terminals. . Since the gm amplifier 16 has a general circuit configuration, a description thereof will be omitted.

クロックCPplt信号と、クロックCPsp信号と、クロックCPch0信号と、クロックCPch1信号と,クロックCPch2信号とのタイミングチャートを図6に、周波数比と位相を図7に示す。図6は、縦軸が論理レベルを、横軸が時間を表す。クロックCPsp信号とクロックCPch0信号とクロックCPch1信号とは、同じ周波数で同じ位相である。クロックCPch2信号は、クロックCPsp信号と同じ周波数で位相が+90°異なっている。クロックCPplt信号は、クロックCPsp信号の2倍の周波数である。例えば、クロックCPsp信号の周波数は2MHzであり、クロックCPplt信号の周波数は4MHzである。5個のクロック信号は、それぞれ対応するスイッチ回路を制御するクロック信号であり、信号レベルは論理レベルに対応してスイッチ回路を制御できるレベルである。図14は、クロック信号を生成するクロック生成回路18の回路例である。一般的な回路であるので説明は省略する。 FIG. 6 shows a timing chart of the clock CPplt signal, clock CPsp signal, clock CPch0 signal, clock CPch1 signal, and clock CPch2 signal, and FIG. 7 shows the frequency ratio and phase. In FIG. 6, the vertical axis represents logic level and the horizontal axis represents time. The clock CPsp signal, the clock CPch0 signal, and the clock CPch1 signal have the same frequency and the same phase. The clock CPch2 signal has the same frequency as the clock CPsp signal, but has a phase difference of +90°. The clock CPplt signal has twice the frequency of the clock CPsp signal. For example, the frequency of the clock CPsp signal is 2 MHz, and the frequency of the clock CPplt signal is 4 MHz. The five clock signals are clock signals that control the corresponding switch circuits, and the signal levels are such that the switch circuits can be controlled in accordance with the logic level. FIG. 14 is a circuit example of the clock generation circuit 18 that generates a clock signal. Since this is a general circuit, its explanation will be omitted.

帰還回路4の出力する電流Igmは、外部の定電流源から供給される電流Ibiasと加算され、電流Iとして磁気センサ回路2に帰還される。磁気センサ回路2にあるホール素子21の出力電圧は、印加される磁場と電流Iとに比例するので、電流Igmによって磁気センサ回路2の感度を調整できる。 The current Igm output from the feedback circuit 4 is added to the current Ibias supplied from an external constant current source, and is fed back to the magnetic sensor circuit 2 as a current I. Since the output voltage of the Hall element 21 in the magnetic sensor circuit 2 is proportional to the applied magnetic field and the current I, the sensitivity of the magnetic sensor circuit 2 can be adjusted by the current Igm.

第1の実施形態の動作をまとめると、信号の流れは次のようになる。磁気センサ回路2は、電流Iに比例する被測定磁場に対応する信号と、同じく電流Iに比例するパイロット信号が重畳した信号をチョッパ変復調回路3へ出力する。チョッパ変復調回路3は、入力された信号をミキサー10でチョッパ変調し、増幅器11で増幅し、ミキサー12とLPF13で被測定磁場に対応する信号を復調して出力する(I側)。帰還回路4は、増幅器11の出力からミキサー14とLPF15でパイロット信号の直流成分(電圧Vplt)を復調し(Q側)、gm増幅器16で基準電圧Vrefとの差分を電流Igmに変換して出力する。電流Igmは、電流Ibiasと加算して電流Iとし、電流Iを磁気センサ回路2に帰還する。 To summarize the operation of the first embodiment, the signal flow is as follows. The magnetic sensor circuit 2 outputs to the chopper modulation/demodulation circuit 3 a signal in which a signal corresponding to the magnetic field to be measured that is proportional to the current I is superimposed with a pilot signal that is also proportional to the current I. The chopper modulation/demodulation circuit 3 chopper modulates the input signal with a mixer 10, amplifies it with an amplifier 11, demodulates a signal corresponding to the magnetic field to be measured with a mixer 12 and an LPF 13, and outputs the demodulated signal (I side). The feedback circuit 4 demodulates the DC component (voltage Vplt) of the pilot signal from the output of the amplifier 11 using the mixer 14 and LPF 15 (Q side), converts the difference from the reference voltage Vref into a current Igm using the gm amplifier 16, and outputs it. do. The current Igm is added to the current Ibias to obtain a current I, and the current I is fed back to the magnetic sensor circuit 2.

次に同時にチョッパ変復調処理された被測定磁場に対応する信号(I側)とパイロット信号(Q側)が分離されるメカニズムを説明する。 Next, a mechanism for separating a signal corresponding to the magnetic field to be measured (I side) and a pilot signal (Q side) that have been simultaneously subjected to chopper modulation and demodulation processing will be explained.

図15はメインパスのチョッパ変復調動作を模式的に表したブロック図である。ここで
、Aは増幅率、x(t)は被測定磁場に対応する信号、y(t)は出力信号、z(t)は増幅器11の出力信号、p(t)はパイロット信号、w(t)は矩形搬送波でありクロックCPch0、クロックCPch1に対応し、wc/2πはチョッパ変調周波数である。被測定磁場に対応する信号x(t)とパイロット信号p(t)は矩形搬送波w(t)を乗算されA倍に増幅され、再びw(t)を乗算されy(t)となる。
FIG. 15 is a block diagram schematically showing the main path chopper modulation/demodulation operation. Here, A is the amplification factor, x(t) is the signal corresponding to the magnetic field to be measured, y(t) is the output signal, z(t) is the output signal of the amplifier 11, p(t) is the pilot signal, and w( t) is a rectangular carrier wave and corresponds to clock CPch0 and clock CPch1, and wc/2π is a chopper modulation frequency. The signal x(t) corresponding to the magnetic field to be measured and the pilot signal p(t) are multiplied by a rectangular carrier wave w(t), amplified by A times, and multiplied again by w(t) to become y(t).

矩形波w(t)はフーリエ級数で表わされ(4)式のように書ける。 The rectangular wave w(t) is expressed as a Fourier series and can be written as in equation (4).

w(t)^2を計算すると(5)式のようになり、三角関数の積和公式を用いて纏めると(6)式になる。 When w(t)^2 is calculated, it becomes equation (5), and when it is summarized using the product-sum formula of trigonometric functions, it becomes equation (6).

(6)式を項毎に整理すると、(7)式のようになる。 When formula (6) is rearranged term by term, it becomes formula (7).

(7)式でn→∞、m→∞ とすると、式(8)、式(9)のようになる。 If n → ∞ and m → ∞ in equation (7), then equations (8) and (9) are obtained.

式(8)、式(9)より、(10)式のようにx(t)+p(t)を線形に増幅した出力y(t)が得られる。 From equations (8) and (9), an output y(t) obtained by linearly amplifying x(t)+p(t) is obtained as shown in equation (10).

p(t)は被測定磁場に対応する信号帯域外とするので、この後にLPFでx(t)を弁別すればよい。同様に図16は負帰還側のチョッパ変復調動作を模式的に表したブロック図である。ここで、v(t)は矩形搬送波(+90°)でありクロックCPch2に対応する。入出力関係を記述すると次のようになる。 Since p(t) is assumed to be outside the signal band corresponding to the magnetic field to be measured, x(t) may be discriminated by an LPF after this. Similarly, FIG. 16 is a block diagram schematically showing the chopper modulation/demodulation operation on the negative feedback side. Here, v(t) is a rectangular carrier wave (+90°) and corresponds to the clock CPch2. The input/output relationship is described as follows.

また、ミキサー14に入力される復調用のLO入力はw(t)に対して90°進んだ矩形波v(t)であって(15)式で表される。 Further, the LO input for demodulation inputted to the mixer 14 is a rectangular wave v(t) advanced by 90° with respect to w(t), and is expressed by equation (15).

ここでw(t)・v(t)を計算すると(16)式のようになり、纏めると(17)式のようになる。 Here, when w(t)·v(t) is calculated, it becomes as shown in equation (16), and when summarized, it becomes as shown in equation (17).

(17)式を項毎に揃えて0を補完すると(18)式となる。 When formula (17) is aligned for each term and 0 is complemented, formula (18) is obtained.

(18)式の係数を項毎にライプニッツ級数とその奇数分の1倍に書き換えて(19)式を得る。 Equation (19) is obtained by rewriting the coefficients of Equation (18) for each term into Leibniz series and its odd fraction.

(18)式と(19)式は各項をそれぞれ下方向に係数を累積していくと誤差が0に収束していくことから両式は同等と見ることが出来る。よって(19)式を因数分解して(20)式を得る。 Equations (18) and (19) can be seen as equivalent since the error converges to 0 as the coefficients of each term are accumulated downward. Therefore, equation (19) is factorized to obtain equation (20).

すなわち矩形波w(t)とv(t)の乗算は時間軸tを2分の1倍に圧縮したv(2t)になる。もともとパイロット信号p(t)は基準磁場発生回路23から作られる90°進んだチョッパ変調周波数の2倍の矩形波を想定しているから、ホール素子感度係数をBとすると次のようになる。 That is, the multiplication of the rectangular waves w(t) and v(t) results in v(2t), which is obtained by compressing the time axis t by half. Since the pilot signal p(t) is originally assumed to be a rectangular wave that is twice the chopper modulation frequency advanced by 90 degrees and generated from the reference magnetic field generation circuit 23, if the Hall element sensitivity coefficient is B, then the following equation is obtained.

過程は省略するが、(22)式右辺はw(t)^2の場合と同様に計算すると1になる。 Although the process is omitted, the right side of equation (22) is calculated in the same way as w(t)^2 and becomes 1.

従って、(24)式最右辺のように出力y(t)にはA倍に線形増幅されたx(t)を2倍のチョッパ周波数にアップコンバートされたサイドバンド波とAB倍となったDC信号が現れる。 Therefore, as shown on the right side of equation (24), the output y(t) includes a sideband wave obtained by up-converting x(t) linearly amplified by A times to twice the chopper frequency, and a DC signal multiplied by AB. A signal appears.

以上の考察を周波数領域にも展開する。各時間信号のフーリエ変換を次のように表す。 The above considerations will be extended to the frequency domain as well. The Fourier transform of each time signal is expressed as follows.

またデルタ関数を用いて(29)式(30)式のように書けるので、(14)式(15)式から(31)式(32)式が得られる。 Furthermore, since the delta function can be used to write equations (29) and (30), equations (31) and (32) can be obtained from equations (14) and (15).

図17と図18はX軸に角周波数、Y軸に虚数、Z軸に実数を取って、Z軸を重ねて図示しており、図17はI側のメインパス、図18はQ側の帰還信号のそれぞれ信号処理過程を表現している。被測定磁場に対応する信号のスペクトルをX(ω)として余弦の位相で正側にのみ在るものとする。パイロット信号p(t)のスペクトル列P(ω)はチョッパ周波数ωcの2倍で90°進んだ正弦の位相の矩形波であるので、2ωcを基本波とその奇数次高調波に分解され、Y軸に配置している。チョッパ変調搬送波W(ω)は余弦の位相であり(31)式がスペクトル列となるので、チョッパ変調はX(ω)+P(ω)を独立に同スペクトル列で周波数変換し加算して各々A倍したものがチョッパ変調波Z(ω)になる。ここまではI側とQ側とで共通である。 17 and 18 show the angular frequency on the X-axis, the imaginary number on the Y-axis, and the real number on the Z-axis, with the Z-axes superimposed. Each signal processing process of the feedback signal is expressed. The spectrum of the signal corresponding to the magnetic field to be measured is assumed to be X(ω), which exists only on the positive side of the cosine phase. The spectral sequence P(ω) of the pilot signal p(t) is a rectangular wave with a sine phase that is twice the chopper frequency ωc and advanced by 90°, so 2ωc is decomposed into the fundamental wave and its odd harmonics, and Y It is placed on the axis. Since the chopper modulated carrier wave W(ω) has a cosine phase and formula (31) becomes a spectral sequence, chopper modulation is performed by independently converting the frequency of X(ω) + P(ω) using the same spectral sequence and adding them together to obtain each A. The multiplied value becomes the chopper modulated wave Z(ω). The steps up to this point are common to both the I side and Q side.

図17のI側のチョッパ復調について、チョッパ復調搬送波は変調時と同じW(ω)であるので、変調時の周波数変換と同じように周波数畳み込みを実行してやればY(ω)のようなスペクトルが推定できる。もともと時間領域では出力信号y(t)はチョッパ変調搬送波w(t)とは無関係となる(10)式が最終結果となるので次の(33)式と合わせて(34)式が得られる。 Regarding chopper demodulation on the I side in Figure 17, the chopper demodulated carrier wave is the same W(ω) as during modulation, so if frequency convolution is performed in the same way as frequency conversion during modulation, a spectrum like Y(ω) will be obtained. It can be estimated. Originally, in the time domain, the final result is equation (10) in which the output signal y(t) has no relation to the chopper modulated carrier wave w(t), so combining it with the following equation (33) yields equation (34).

従って(34)式をフーリエ変換すると(35)式になり、図示されたY(ω)と一致する。 Therefore, when formula (34) is Fourier transformed, formula (35) is obtained, which coincides with Y(ω) shown in the figure.

(35)式中のV(ω/2)はV(ω)の周波数軸を2倍に伸長したものなのでX(ω)の帯域と容易に分離出来る。即ちI側は必要帯域のLPFを追加することで、事前に重畳したパイロット信号p(t)の影響除去出来るということが分かる。図18のQ側のチョッパ復調についてはチョッパ復調搬送波が正弦位相のV(ω)であるので、同様の畳み込みでY(ω)が推定できる。同様に(24)式をフーリエ変換すると(36)式が得られる。 Since V(ω/2) in equation (35) is obtained by expanding the frequency axis of V(ω) by twice, it can be easily separated from the band of X(ω). That is, it can be seen that on the I side, by adding an LPF of the required band, the influence of the pilot signal p(t) superimposed in advance can be removed. Regarding the chopper demodulation on the Q side in FIG. 18, since the chopper demodulated carrier wave is V(ω) with a sine phase, Y(ω) can be estimated by similar convolution. Similarly, when formula (24) is Fourier transformed, formula (36) is obtained.

これらによりQ側には、被測定磁場応答信号と同じチョッパ変調信号処理を受けたパイロット信号由来のDC信号が現れる。 As a result, a DC signal derived from a pilot signal that has undergone the same chopper modulation signal processing as the magnetic field response signal to be measured appears on the Q side.

以上から、Q側ノード即ち図1の電圧Vpltは、メインパス即ち図1の磁気センサ回路2からミキサー10と増幅器11までの電気的特性に依存する磁場感度のモニターとすることが出来、さらにミキサー12とミキサー14とが特性が揃っており、かつLPF13及びLPF15の特性が十分予測可能ならば、電圧Voutの出力までの電気的特性に依存する磁場感度のモニターとすることが出来ることが分かる。 From the above, the Q-side node, that is, the voltage Vplt in FIG. 1, can be used as a monitor of the magnetic field sensitivity that depends on the electrical characteristics of the main path, that is, from the magnetic sensor circuit 2 in FIG. 1 to the mixer 10 and amplifier 11. 12 and the mixer 14 have the same characteristics, and if the characteristics of the LPF 13 and the LPF 15 are sufficiently predictable, it can be seen that the magnetic field sensitivity can be monitored depending on the electrical characteristics up to the output of the voltage Vout.

なお増幅器11の動作速度はチョッパ復調周波数より大幅に高いことが望ましいが、位相遅れが影響する場合は、ミキサー12とミキサー14のLO入力のチョッパ復調クロック経路にインバータ多段接続などで同等の遅延を生成する遅延回路を挿入すればよい。また、本体のホール素子21のスピニングオフセットが想定以上に大きい場合や、増幅器11のDCオフセットが無視出来ないような場合は増幅器11の前後にハイパスフイルタHPFを挿入してもよい。 Note that it is desirable that the operating speed of the amplifier 11 be significantly higher than the chopper demodulation frequency, but if phase lag is a factor, an equivalent delay should be added to the chopper demodulation clock path of the LO inputs of the mixer 12 and mixer 14 by connecting multiple inverters, etc. All you have to do is insert a delay circuit to generate it. Further, if the spinning offset of the Hall element 21 of the main body is larger than expected, or if the DC offset of the amplifier 11 cannot be ignored, a high-pass filter HPF may be inserted before and after the amplifier 11.

次に磁場感度モニター即ち図1のQ側の電圧Vpltを利用した制御方法について説明する。これまでの説明から電圧Vout及び電圧Vpltのベースバンドの電圧はミキサーの影響を排除しているので、図1の磁気センサ装置1は線形システムと見なせる。ここで、基準磁場発生装置23の出力をB[T]、ホール素子21の磁場感度をS[V/AT]、
LPF15を1次とし伝達関数を1/(sτ1+1)、gm増幅器16のトランスコンダクタをC(s)[A/V]とすると、帰還回路4を含むループの基準電圧Vrefから電圧Vpltまでの一巡伝達関数G(s)は(37)式のようになる。
Next, a control method using the magnetic field sensitivity monitor, that is, the voltage Vplt on the Q side in FIG. 1 will be described. From the above description, the baseband voltages of voltage Vout and voltage Vplt exclude the influence of the mixer, so the magnetic sensor device 1 in FIG. 1 can be regarded as a linear system. Here, the output of the reference magnetic field generator 23 is B [T], the magnetic field sensitivity of the Hall element 21 is S [V/AT],
Assuming that the LPF 15 is first-order, the transfer function is 1/(sτ1+1), and the transconductor of the gm amplifier 16 is C(s) [A/V], the loop transfer from the reference voltage Vref to the voltage Vplt in the loop including the feedback circuit 4 is performed. The function G(s) is expressed as equation (37).

gm増幅器16のトランスコンダクタC(s)の伝達関数は(38)式で表されるが、複数ある極のうち最も0に近い極-1/τ2を残して他を無視できるような1次が支配的な特性を持つものとして(37)式を書き換えると(39)式になる。 The transfer function of the transconductor C(s) of the gm amplifier 16 is expressed by equation (38), but the first order is such that the pole closest to 0 -1/τ2 is left out and the others can be ignored. Rewriting equation (37) as having a dominant characteristic results in equation (39).

これを基にボード線図を表すと図19のようになる。
これよりこの系の安定条件は(40)式のようになる。
A Bode diagram based on this is shown in FIG. 19.
From this, the stability condition for this system is expressed as equation (40).

通常では設計パラメータはτ1>>τ2とするτ1であり、ABCSは不要な2次のサイドバンド波を抑圧出来る程度に定めればよい。
今回は簡単のためLPF15は1次として制御の速さを犠牲にしたが、緻密な安定性確保が可能ならば、1次に限るわけではない。
結果として、基準電圧Vrefを制御目標として電圧Vpltを制御することが出来、このことは同時に出力の電圧Voutを制御することになる。
Normally, the design parameter is τ1 such that τ1>>τ2, and ABCS may be determined to an extent that can suppress unnecessary secondary sideband waves.
This time, for the sake of simplicity, LPF15 was used as a primary filter at the expense of control speed, but it is not limited to a primary filter as long as precise stability can be ensured.
As a result, the voltage Vplt can be controlled using the reference voltage Vref as a control target, which simultaneously controls the output voltage Vout.

また、デジタル処理を利用すれば前記制御より高速に処理することが可能である。即ちgm増幅器16を例えば図20のように置き換えることも可能である。ここで、gm増幅器16は、減算器40と、ADコンバータ(ADC)41と、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)42と、電流出力DAコンバータ(DAC)43とに置き換えている。減算器40とADC41は合わせてもよく、単純な1bitのラッチコンパレータでもよいがチョッパ変調周波数ωcの4倍以上の動作速度が望ましい。DSP42はチョッパ復調信号に重畳する2次のサイドバンドを落とすためのバンドリジェクションフイルタ(BRF)であり、DAC43は比較的分解能が高い電流出力型DACとする。 Further, if digital processing is used, it is possible to process faster than the above-mentioned control. That is, it is also possible to replace the gm amplifier 16 as shown in FIG. 20, for example. Here, the gm amplifier 16 is replaced with a subtracter 40, an AD converter (ADC) 41, a digital signal processor (DSP) 42, and a current output DA converter (DAC) 43. The subtracter 40 and ADC 41 may be combined or may be a simple 1-bit latch comparator, but it is desirable that the operating speed be four times or more the chopper modulation frequency ωc. The DSP 42 is a band rejection filter (BRF) for removing secondary sidebands superimposed on the chopper demodulated signal, and the DAC 43 is a current output type DAC with relatively high resolution.

図18から理解できるが、電圧Vpltにとっては被測定磁場応答信号の2次のサイドバンド波が支配的な妨害波であるのでDSP42で強力に減衰させれば、LPF15の負担が軽くなり、カットオフ周波数を上げる、すなわちτ1を減らして閉ループの帯域を広げることが可能となる。特にDAC43の分解能の粗さによってハンチングが気になる場合は、不感条件を設けて動作停止を図ることも安定化の手段の一つである。 As can be understood from FIG. 18, for the voltage Vplt, the secondary sideband wave of the magnetic field response signal to be measured is the dominant interference wave, so if it is strongly attenuated by the DSP 42, the load on the LPF 15 will be lightened, and the cutoff It becomes possible to increase the frequency, that is, decrease τ1, and widen the closed loop band. Particularly if hunting is a concern due to the coarse resolution of the DAC 43, one means of stabilization is to set a dead condition to stop the operation.

(第二の実施形態)
図21に基づいて、本発明の第2の実施形態の磁気センサ装置5について説明する。第2の実施形態の磁気センサ装置5は、磁気センサ回路6と、チョッパ変復調回路3と、帰還回路4と、電流Ibias入力端子と、基準電圧Vref入力端子と、5個のクロック入力端子と、電圧Vout出力端子とを備える。第2の実施形態と第1の実施形態との違いは図1の磁気センサ回路2が磁気センサ回路6に代替されていることが特徴である。第1の実施形態と同じ回路は、同じ番号を付与し、説明は省略する。
(Second embodiment)
A magnetic sensor device 5 according to a second embodiment of the present invention will be described based on FIG. 21. The magnetic sensor device 5 of the second embodiment includes a magnetic sensor circuit 6, a chopper modulation/demodulation circuit 3, a feedback circuit 4, a current Ibias input terminal, a reference voltage Vref input terminal, and five clock input terminals. and a voltage Vout output terminal. The difference between the second embodiment and the first embodiment is that the magnetic sensor circuit 2 in FIG. 1 is replaced by a magnetic sensor circuit 6. Circuits that are the same as those in the first embodiment are given the same numbers, and descriptions thereof will be omitted.

図22に基づいて、ホール素子21で磁場を測定する磁気センサ回路6について説明する。磁気センサ回路6は、スピニングカレント動作を行うホール素子21と、スイッチ回路56と、2個の抵抗57、58と、ホール素子21に電流を供給する電流供給回路50を備える。ホール素子21は、スイッチ回路56で接続を切替えるスピニングカレント法による動作で、磁気印加の無い時の出力信号のオフセット電圧を除去する。スイッチ回路56は、2個の電流入力端子と、GND接続端子と、4個のホール素子接続端子と、クロック入力端子と、2個の出力端子を有する。ホール素子21は、端子a~dの4端子を有し、スイッチ回路56と接続されている。ここで、第1の抵抗57は、ホール素子21の端子cとスイッチ回路56との間に直列に接続され、第2の抵抗58は、ホール素子21の端子dとスイッチ回路56との間に直列に接続される。 The magnetic sensor circuit 6 that measures the magnetic field with the Hall element 21 will be described based on FIG. 22. The magnetic sensor circuit 6 includes a Hall element 21 that performs spinning current operation, a switch circuit 56, two resistors 57 and 58, and a current supply circuit 50 that supplies current to the Hall element 21. The Hall element 21 is operated by a spinning current method in which the connection is switched by the switch circuit 56, and removes the offset voltage of the output signal when no magnetic field is applied. The switch circuit 56 has two current input terminals, a GND connection terminal, four Hall element connection terminals, a clock input terminal, and two output terminals. The Hall element 21 has four terminals a to d, and is connected to a switch circuit 56. Here, the first resistor 57 is connected in series between the terminal c of the Hall element 21 and the switch circuit 56, and the second resistor 58 is connected between the terminal d of the Hall element 21 and the switch circuit 56. connected in series.

図23に基づいて、ホール素子21に供給のスピニングカレント動作について説明する。スピニングカレント動作は、第1の実施形態と図3で説明した動作と同様であるが、2個の抵抗の付加と、電流iの入出力が第1の実施形態と異なる。ホール素子21の出力を増幅する後段の増幅器11は高入力インピーダンスの増幅器であるので、電流iは2個の抵抗とホール素子21を経てGNDへ流れる。 The operation of the spinning current supplied to the Hall element 21 will be explained based on FIG. 23. The spinning current operation is similar to the operation described in the first embodiment and FIG. 3, but differs from the first embodiment in the addition of two resistors and the input/output of the current i. Since the subsequent amplifier 11 that amplifies the output of the Hall element 21 is a high input impedance amplifier, the current i flows through the two resistors and the Hall element 21 to GND.

ホール素子21は、スピニングカレント状態0の時に、電流Iが端子aへ供給され、端子cから排出され抵抗58を経てGNDへ流れる。ホール素子21は、端子bと端子dの間に、ホール素子21に垂直な磁場に比例し且つ電流Iに比例した電位を生成し、端子bから電圧Vbと、端子dから抵抗57を経て電圧Vdとして出力する。一方で、抵抗57の抵抗値と電流iの積がホール素子21の出力にオフセット電圧として加わる。電圧Vdは、ホール素子21の生成するホール電圧とオフセット電圧の和となる。同時に抵抗58の両端にも電流iで電圧降下が発生する。ホール素子21の出力は、差動信号であるので、抵抗58の両端に発生する電圧降下はホール素子21の出力に影響しない。 In the Hall element 21, when the spinning current state is 0, a current I is supplied to the terminal a, is discharged from the terminal c, and flows through the resistor 58 to GND. The Hall element 21 generates a potential between the terminal b and the terminal d that is proportional to the magnetic field perpendicular to the Hall element 21 and proportional to the current I, and a voltage Vb is applied from the terminal b and a voltage is applied from the terminal d through the resistor 57. Output as Vd. On the other hand, the product of the resistance value of the resistor 57 and the current i is added to the output of the Hall element 21 as an offset voltage. The voltage Vd is the sum of the Hall voltage generated by the Hall element 21 and the offset voltage. At the same time, a voltage drop occurs across the resistor 58 due to the current i. Since the output of the Hall element 21 is a differential signal, the voltage drop occurring across the resistor 58 does not affect the output of the Hall element 21.

ホール素子21は、スピニングカレント状態1の時に、電流Iが端子bへ供給され、端子dから排出され抵抗57を経てGNDへ流れる。ホール素子21は、端子aと端子cの間に、ホール素子21に垂直な磁場に比例しかつ電流Iに比例した電位を生成し、端子aから電圧Vaと、端子cから抵抗58を経て電圧Vcとして出力する。一方で、抵抗58の抵抗値と電流iの積がホール素子21の出力にオフセット電圧として加わる。電圧Vcは、ホール素子21の生成するホール電圧とオフセット電圧の和となる。同時に抵抗57の両端にも電流iで電圧降下が発生する。ホール素子21の出力は、差動信号であるので、抵抗57の両端に発生する電圧降下はホール素子21の出力に影響しない。 When the Hall element 21 is in the spinning current state 1, a current I is supplied to the terminal b, is discharged from the terminal d, and flows through the resistor 57 to GND. The Hall element 21 generates a potential between terminals a and c that is proportional to the magnetic field perpendicular to the hall element 21 and proportional to the current I, and a voltage Va is applied from the terminal a and a voltage is applied from the terminal c through the resistor 58. Output as Vc. On the other hand, the product of the resistance value of the resistor 58 and the current i is added to the output of the Hall element 21 as an offset voltage. The voltage Vc is the sum of the Hall voltage generated by the Hall element 21 and the offset voltage. At the same time, a voltage drop occurs across the resistor 57 due to the current i. Since the output of the Hall element 21 is a differential signal, the voltage drop occurring across the resistor 57 does not affect the output of the Hall element 21.

抵抗57および抵抗58で生じる電圧降下は、被測定磁場に対応してホール素子21に生じるホール電圧と同程度に設定する。抵抗57および抵抗58で生じる電圧降下を調整するため、抵抗57および抵抗58の抵抗値は、外部からの信号やトリミングによって調整できるようにしても良い。電流iを電流Iに比例させ、抵抗57と抵抗58をホール素子21と同じプロセスレシピで作製すれば、抵抗57および抵抗58で生じる電圧は、被測定磁場によってホール素子21に生じるホール電圧と相関する。抵抗57および抵抗58で生じる電圧は、ホール素子21の感度モニターとして利用することができる。 The voltage drop that occurs in the resistor 57 and the resistor 58 is set to be approximately the same as the Hall voltage that occurs in the Hall element 21 in response to the magnetic field to be measured. In order to adjust the voltage drop occurring at the resistor 57 and the resistor 58, the resistance values of the resistor 57 and the resistor 58 may be adjusted by an external signal or trimming. If the current i is made proportional to the current I and the resistors 57 and 58 are manufactured using the same process recipe as the Hall element 21, the voltage generated at the resistors 57 and 58 will be correlated with the Hall voltage generated in the Hall element 21 due to the magnetic field to be measured. do. The voltage generated at the resistor 57 and the resistor 58 can be used as a sensitivity monitor of the Hall element 21.

スピニングカレント状態0とスピニングカレント状態1の切換えは、クロックCPspをスイッチ回路56に供給して行う。スイッチ回路56は、第1の出力端子からVd/Vaを、第2の出力端子からVb/Vcを出力する。 Switching between the spinning current state 0 and the spinning current state 1 is performed by supplying the clock CPsp to the switch circuit 56. The switch circuit 56 outputs Vd/Va from a first output terminal and Vb/Vc from a second output terminal.

図22に基づいて、電流供給回路50について説明する。電流供給回路50は、2個のカレントミラー回路51、52と、スイッチ回路53と、2個のインバータ54,55と、電流入力端子と、2個の電流出力端子とを有する。カレントミラー回路51は、3個のMOSトランジスタ60、61、62を有する。カレントミラー回路52は、3個のMOSトランジスタ63,64,65を有する。MOSトランジスタ60とMOSトランジスタ61のミラー比は、1対1とする。MOSトランジスタ63とMOSトランジスタ64のミラー比は、1対1とする。電流入力端子から入力された電流Iは、MOSトランジスタ60に流れ、MOSトランジスタ61に電流Iとしてカレントミラーされる。MOSトランジスタ61にカレントミラーされた電流Iは、MOSトランジスタ63に流れ、MOSトランジスタ64に電流Iとしてカレントミラーされる。MOSトランジスタ64にカレントミラーされた電流Iは、スイッチ回路56を経て、ホール素子21に供給される。 The current supply circuit 50 will be explained based on FIG. 22. The current supply circuit 50 includes two current mirror circuits 51 and 52, a switch circuit 53, two inverters 54 and 55, a current input terminal, and two current output terminals. Current mirror circuit 51 has three MOS transistors 60, 61, and 62. Current mirror circuit 52 has three MOS transistors 63, 64, and 65. The mirror ratio between MOS transistor 60 and MOS transistor 61 is 1:1. The mirror ratio between MOS transistor 63 and MOS transistor 64 is 1:1. A current I input from the current input terminal flows into the MOS transistor 60 and is current mirrored as the current I into the MOS transistor 61. The current I that is current-mirrored to the MOS transistor 61 flows to the MOS transistor 63, and is current-mirrored to the MOS transistor 64 as the current I. The current I current-mirrored by the MOS transistor 64 is supplied to the Hall element 21 via the switch circuit 56.

MOSトランジスタ65は、電流IをMOSトランジスタ63と所定のミラー比でカレントミラーし、電流iを生成する。ミラー比は、前述のように電流iと抵抗57または抵抗58との電圧降下が、ホール素子21で生成するホール電圧と同程度となるような電流iとなるよう決定する。MOSトランジスタ65は、複数のMOSトランジスタを並列接続して構成しておき、外部からの信号やトリミングで一部のMOSトランジスタを切り離してミラー比を調整できるようにしても良い。MOSトランジスタ65と同様に、MOSトランジスタ62は、電流IをMOSトランジスタ60と所定のミラー比でカレントミラーし、電流-iを生成する。MOSトランジスタ62も、外部からの信号やトリミングで切り離せる複数のMOSトランジスタを並列接続して構成しても良い。 MOS transistor 65 current mirrors current I with MOS transistor 63 at a predetermined mirror ratio to generate current i. The mirror ratio is determined so that the voltage drop between the current i and the resistor 57 or the resistor 58 is approximately the same as the Hall voltage generated by the Hall element 21, as described above. The MOS transistor 65 may be configured by connecting a plurality of MOS transistors in parallel, and the mirror ratio may be adjusted by separating some of the MOS transistors using an external signal or trimming. Similar to MOS transistor 65, MOS transistor 62 current mirrors current I with MOS transistor 60 at a predetermined mirror ratio to generate current -i. The MOS transistor 62 may also be configured by connecting in parallel a plurality of MOS transistors that can be separated by external signals or trimming.

電流iと電流-iは、クロックCPpltによって一方が選択され、スイッチ回路56を経て、更に抵抗57もしくは抵抗58を経て、ホール素子21に供給される。電流供給回路50は、スピニングカレント状態0の時に、クロックCPpltによってホール素子21に供給する電流iと電流-iをデューティー比50%で切り替え、スピニングカレント状態1の時にも同様に、クロックCPpltによってホール素子21に供給する電流iと電流-iをデューティー比50%で切り替える。電流iと電流-iに対応して、磁気センサ回路6が出力する信号は、第1の実施形態と同様にパイロット信号と呼ぶ。 One of the current i and the current -i is selected by the clock CPplt, and is supplied to the Hall element 21 via the switch circuit 56 and further via the resistor 57 or 58. The current supply circuit 50 switches the current i and the current -i supplied to the Hall element 21 with a duty ratio of 50% using the clock CPplt when the spinning current state is 0, and similarly switches between the current i and the current -i supplied to the Hall element 21 using the clock CPplt when the spinning current state is 1. Current i and current -i supplied to element 21 are switched at a duty ratio of 50%. The signals output by the magnetic sensor circuit 6 corresponding to the currents i and -i are called pilot signals, as in the first embodiment.

磁気センサ回路6は、ホール素子21を貫く被測定磁場に対応する信号と、パイロット信号が重畳した信号を出力する。磁気センサ回路6が出力する信号Vd/VaとVb/Vcは、チョッパ変復調回路3へ出力される。チョッパ変復調回路3以降の回路構成および動作は、第1の実施形態と同じである。 The magnetic sensor circuit 6 outputs a signal in which a signal corresponding to the magnetic field to be measured passing through the Hall element 21 and a pilot signal are superimposed. Signals Vd/Va and Vb/Vc output by the magnetic sensor circuit 6 are output to the chopper modulation/demodulation circuit 3. The circuit configuration and operation after the chopper modulation/demodulation circuit 3 are the same as in the first embodiment.

本実施形態の磁気センサ装置によれば、被測定磁場に対応する信号(I側)とパイロット信号(Q側)の周波数直交性を利用することで、時分割動作によらず、常時Q側信号によってI側信号の磁場測定感度を調整しながら磁気センサ装置を動作させることができる。 According to the magnetic sensor device of this embodiment, by utilizing the frequency orthogonality of the signal corresponding to the magnetic field to be measured (I side) and the pilot signal (Q side), the Q side signal is always transmitted regardless of time division operation. Accordingly, the magnetic sensor device can be operated while adjusting the magnetic field measurement sensitivity of the I-side signal.

1、5 磁気センサ装置
2、6 磁気センサ回路
3 チョッパ変復調装置
4 帰還回路4
10、12、14 ミキサー
11 増幅器
16 gm増幅器
21 ホール素子
23 基準磁場発生回路
41 ADコンバータ
42 デジタルシグナルプロセッサ
43 DAコンバータ
50 電流供給回路
1, 5 Magnetic sensor device 2, 6 Magnetic sensor circuit 3 Chopper modem device 4 Feedback circuit 4
10, 12, 14 Mixer 11 Amplifier 16 GM amplifier 21 Hall element 23 Reference magnetic field generation circuit 41 AD converter 42 Digital signal processor 43 DA converter 50 Current supply circuit

Claims (5)

磁気センサ回路と、チョッパ変復調回路と、帰還回路と、電流入力端子と、電圧入力端子と、出力端子とを備え、
前記磁気センサ回路は、1個もしくは並列に接続された1組のホール素子と、磁場発生回路とを有し、
前記チョッパ変復調回路は、出力が増幅器に接続された第1のミキサーと、出力が第2のミキサーに接続された増幅器と、第2のミキサーとを有し、
前記帰還回路は、第3のミキサーと電圧電流変換回路とを有し、
前記電流入力端子と前記帰還回路が前記磁気センサ回路に接続され、
前記磁気センサ回路が前記チョッパ変復調回路に接続され、
前記チョッパ変復調回路が前記出力端子と前記帰還回路に接続され、
前記電圧入力端子が前記帰還回路に接続されることを特徴とする磁気センサ装置。
Comprising a magnetic sensor circuit, a chopper modulation/demodulation circuit, a feedback circuit, a current input terminal, a voltage input terminal, and an output terminal,
The magnetic sensor circuit includes one Hall element or a set of Hall elements connected in parallel, and a magnetic field generation circuit,
The chopper modulation/demodulation circuit has a first mixer whose output is connected to an amplifier, an amplifier whose output is connected to a second mixer, and a second mixer,
The feedback circuit has a third mixer and a voltage-current conversion circuit,
the current input terminal and the feedback circuit are connected to the magnetic sensor circuit;
the magnetic sensor circuit is connected to the chopper modulation/demodulation circuit;
the chopper modulation/demodulation circuit is connected to the output terminal and the feedback circuit;
A magnetic sensor device characterized in that the voltage input terminal is connected to the feedback circuit.
磁気センサ回路と、チョッパ変復調回路と、帰還回路と、電流入力端子と、電圧入力端子と、出力端子とを備え、
前記磁気センサ回路は、1個もしくは並列に接続された1組のホール素子と、電流供給回路とを有し、
前記チョッパ変復調回路は、出力が増幅器に接続された第1のミキサーと、出力が第2のミキサーに接続された増幅器と、第2のミキサーとを有し、
前記帰還回路は、第3のミキサーと電圧電流変換回路とを有し、
前記電流入力端子と前記帰還回路が前記磁気センサ回路に接続され、
前記磁気センサ回路が前記チョッパ変復調回路に接続され、
前記チョッパ変復調回路が前記出力端子と前記帰還回路に接続され、
前記電圧入力端子が前記帰還回路に接続されることを特徴とする磁気センサ装置。
Comprising a magnetic sensor circuit, a chopper modulation/demodulation circuit, a feedback circuit, a current input terminal, a voltage input terminal, and an output terminal,
The magnetic sensor circuit includes one Hall element or a set of Hall elements connected in parallel, and a current supply circuit,
The chopper modulation/demodulation circuit has a first mixer whose output is connected to an amplifier, an amplifier whose output is connected to a second mixer, and a second mixer,
The feedback circuit has a third mixer and a voltage-current conversion circuit,
the current input terminal and the feedback circuit are connected to the magnetic sensor circuit;
the magnetic sensor circuit is connected to the chopper modulation/demodulation circuit;
the chopper modulation/demodulation circuit is connected to the output terminal and the feedback circuit;
A magnetic sensor device characterized in that the voltage input terminal is connected to the feedback circuit.
前記第1~第3のミキサーは、スイッチで構成されたパッシブ乗算器であることを特徴とする請求項1もしくは請求項2に記載の磁気センサ装置。 3. The magnetic sensor device according to claim 1, wherein the first to third mixers are passive multipliers configured with switches. 前記電圧電流変換回路は、トランスコンダクタンス増幅器であることを特徴とする請求項1もしくは請求項2に記載の磁気センサ装置。 3. The magnetic sensor device according to claim 1, wherein the voltage-current conversion circuit is a transconductance amplifier. 前記電圧電流変換回路は、ADコンバータと、デジタルシグナルプロセッサと、電流出力DAコンバータとを有することを特徴とする請求項1もしくは請求項2に記載の磁気センサ装置。 3. The magnetic sensor device according to claim 1, wherein the voltage-current conversion circuit includes an AD converter, a digital signal processor, and a current output DA converter.
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